计算机组成原理：8-4 外部设备

1、请交作业七P276: 1, 3P277: 5, 6, 8作业讲评六P209: 13, 14补充题补充题(时空图时空图)P224: 3, 4, 6P209:13 某计算机主要部件如图补充各部件间的主要连接线，并数据流动方向写出指令 ADD (R1),(R2)+的执行过程ALULAIRMARLB移位器R0R1R2R3MDRPCCDMP209:13 某计算机主要部件如图n 写出指令 ADD (R1),(R2)+的执行过程(PC)MAR发发”Read”命令命令M(MAR)MDRIR(PC)+1PC(R1)MAR发发”Read”命令命令M(MAR)MDRC(R2)MAR发发”Read”命令命令M(MAR

2、)MDRD (R2)+1R2 发发”+”命令命令 ALUMDR 发发”Write”命令命令功能: (R1)+(R2)(R2), R2+1 R2P210:14 CPU结构如图n 标出标出4个寄存器的名称个寄存器的名称n 简述指令简述指令从主存取出送到控制器从主存取出送到控制器的数据通路的数据通路n 简述简述数据在运算器和主存之间进行存取访问数据在运算器和主存之间进行存取访问的数据通路的数据通路n取指令的数据通路取指令的数据通路 (PC)MAR 发发”Read”命令命令 M(MAR)MDRIR (PC)+1PCAC状态寄存器aALU操作控制器b主存储器Mdc+1MDRMARIRPCP210:14

3、CPU结构如图n 标出标出4个寄存器的名称个寄存器的名称n 简述指令简述指令从主存取出送到控制器从主存取出送到控制器的数据通路的数据通路n 简述简述数据在运算器和主存之间进行存取访问数据在运算器和主存之间进行存取访问的数据通路的数据通路n数据从主存取出数据从主存取出的数的数据通路据通路(设地址为设地址为A) AMAR 发发”Read”命令命令 M(MAR)MDRACAC状态寄存器aALU操作控制器b主存储器Mdc+1MDRMARIRPCP210:14 CPU结构如图n 标出标出4个寄存器的名称个寄存器的名称n 简述指令简述指令从主存取出送到控制器从主存取出送到控制器的数据通路的数据通路n 简述

4、简述数据在运算器和主存之间进行存取访问数据在运算器和主存之间进行存取访问的数据通路的数据通路n数据存入主存数据存入主存的数据的数据通路通路(设地址为设地址为B) BMAR ACMDR 发发”Write”命令命令AC状态寄存器aALU操作控制器b主存储器Mdc+1MDRMARIRPC补充题n设浮点加法运算一次的时间为T，求下列情况下的吞吐率TP，画出时空图，并对结果进行分析、比较：浮点运算分成浮点运算分成4个阶段：个阶段：求阶差、对阶移位、求阶差、对阶移位、尾数相加和规格化尾数相加和规格化，每段用时均，每段用时均为为 t；浮点运算分成浮点运算分成3个阶段：个阶段：对阶、尾数相加和规对阶、尾数相加

5、和规格化格化，各段用时分别为，各段用时分别为2 t、 t、 t。P224：3nPCI总线时钟频率为33MHz/66MHz，当该总线进行32/64位数据传送时，总线带宽各是多少？n 解：题中没给出完成一次数据传送所用时钟周期数题中没给出完成一次数据传送所用时钟周期数,默认一个总线周期完成一默认一个总线周期完成一次次数据的传送数据的传送 。(1)B1 =32/833MHz 1=132MB/s(2)B2 =64/866MHz 1=528MB/s=B数据总线宽度 总线时钟频率总线带宽完成一次数据传送所用时钟周期数P224：4n 假设某同步总线在一个时钟周期内传送一个4B的数据，总线时钟周期频率为33M

6、Hz,求总线带宽。若DB宽度改为64b，一个时钟周期能传送2次数据 ，总线时钟周期频率为66MHz，则总线带宽为多少？提高了多少倍？n 解：(1)B1 =4B33MHz 1=132MB/s(2)B2 =64/866MHz 2=1056MB/s B2/B1= 8 即总线带宽是原来的即总线带宽是原来的8倍，提高了倍，提高了7倍倍。=B数据总线宽度 总线时钟频率总线带宽完成一次数据传送所用时钟周期数P225：6n 某总线时钟频率为66MHz，在一个64位总线中，总线数据传输的周期是7个时钟周期传输6个字的数据块。(1)问总线的数据传输率是多少？(2)若不改变数据块的大小，而是时钟频率减半，问这时总线

7、的数据传输率是多少？n 解(1)B =64/866MHz 6/7=452.57MB/s(2)B =64/866MHz /26/7=226.28MB/s=数据总线宽度 总线时钟频率总线带宽完成一次数据传送所用时钟周期数第8章 外部设备8.1 外部设备概述8.2 磁介质存储器的性能和原理8.3 磁介质存储设备8.4 磁盘阵列8.5 光盘存储器8.6 新型辅助存储器8.7 键盘输入设备8.8 其他输入设备8.9 打印输出设备8.10 显示设备点阵式打印机举例n某打印机定义100种ASCII码，每行可打印80个字符，每个字符采用78点阵，问： 缓存容量有多大？缓存容量有多大？ 字库（字库（ROM）容量

8、有多大？）容量有多大？ 缓存中存放的是缓存中存放的是ASCII码还是点阵信息？码还是点阵信息？n解：n 缓存容量缓存容量=80Bn 因一个字符占因一个字符占78b=7B，则，则 字库容量字库容量=100 7B=700Bn 缓存中存放的是待打印字符的缓存中存放的是待打印字符的ASCII码码 喷墨打印机n 喷墨打印机属于喷墨打印机属于点阵式点阵式打印机打印机n 印字原理n使使墨水在压力的作用下，从孔径墨水在压力的作用下，从孔径或喷嘴或喷嘴喷出，成为飞行速度很高喷出，成为飞行速度很高的墨滴，根据字符点阵的需要，的墨滴，根据字符点阵的需要，对墨滴进行控制，使其在记录纸对墨滴进行控制，使其在记录纸上形成

9、文字或图形上形成文字或图形。n 喷墨方式 n连续式连续式(连续不断喷墨连续不断喷墨)n随机式随机式(按需按需喷墨喷墨)气泡 连续式喷墨打印机n 首先首先给墨水加压，使墨水流通过喷嘴连续喷射而给墨水加压，使墨水流通过喷嘴连续喷射而粒子化粒子化。n 因为因为墨水带有正离子，当粒子化的墨水穿过高压墨水带有正离子，当粒子化的墨水穿过高压电场时，就发生偏转，故可用高压电场控制印电场时，就发生偏转，故可用高压电场控制印字字供墨水导管喷嘴墨水压电体纸纸电场电场充电的墨滴充电的墨滴不充电的墨滴不充电的墨滴+- - - - - - -回收 激光打印机n 激光打印机是激光打印机是一种光、机、一种光、机、电电 一体

10、一体、高度自动化的计算机、高度自动化的计算机输出设备。输出设备。n 感光感光鼓鼓( (硒鼓硒鼓)是是激光打印机的激光打印机的核心，核心，表面表面镀镀有一层半导体有一层半导体感光材料的铝合金圆筒。感光材料的铝合金圆筒。n 利用激光束扫描利用激光束扫描硒鼓硒鼓，通过控制激光束的开与关，通过控制激光束的开与关使硒鼓吸与不吸墨粉，硒鼓再把吸附的墨粉转印使硒鼓吸与不吸墨粉，硒鼓再把吸附的墨粉转印到纸上而到纸上而形成打印形成打印结结果。果。打印引擎的结构打印引擎的结构 激光打印机的工作原理n充电n将将硒鼓硒鼓在黑暗中充电，使在黑暗中充电，使硒鼓硒鼓表面均匀沉积一表面均匀沉积一层电荷层电荷n扫描曝光n要输出

11、的数据驱动激光器有选择地开要输出的数据驱动激光器有选择地开/ /关使硒鼓关使硒鼓有选择地曝光有选择地曝光形成形成“静电潜象静电潜象”粉仓打印纸磁辊感光鼓转印辊定影辊清洁刮充电激光硒鼓硒鼓 激光打印机的工作原理n显影n将将“静电潜象静电潜象”经碳粉盒的显影器，使硒鼓带经碳粉盒的显影器，使硒鼓带静电的部分吸附碳粉静电的部分吸附碳粉n转印n将有吸附碳粉的硒鼓与纸接触，将碳粉吸到纸将有吸附碳粉的硒鼓与纸接触，将碳粉吸到纸上上粉仓打印纸磁辊感光鼓转印辊定影辊清洁刮充电激光硒鼓硒鼓 激光打印机的工作原理n定影n有信息的纸经转印辊高温加热后，碳粉熔化，有信息的纸经转印辊高温加热后，碳粉熔化，永久性地粘到了纸

12、上永久性地粘到了纸上n消除残像n在完成了一次打印后，清除硒鼓上残留的碳粉在完成了一次打印后，清除硒鼓上残留的碳粉和静电，为下次打印作准备和静电，为下次打印作准备粉仓打印纸磁辊感光鼓转印辊定影辊清洁刮充电激光硒鼓硒鼓n打印效果n激光打印机的效果最好，喷墨打印机其次，激光打印机的效果最好，喷墨打印机其次，针式打印机最差针式打印机最差n打印噪音n针式打印机比其它两种打印机工作噪音相对针式打印机比其它两种打印机工作噪音相对较大，较大，n耗材费用n针式打印机可以打多层纸，且耗材相对较便针式打印机可以打多层纸，且耗材相对较便宜，所以使用量仍然很大。而其他两种耗材宜，所以使用量仍然很大。而其他两种耗材高。高

13、。针式、喷墨、激光打印机的比较8.10 显示设备显示器n显示器将电信号转换成视觉信号的一个装置将电信号转换成视觉信号的一个装置 (软拷贝输出设备软拷贝输出设备)n分类n按显示器件分类，主要分为按显示器件分类，主要分为n阴极射线管显示器阴极射线管显示器CRTn液晶显示器液晶显示器LCDn发光二极管发光二极管LEDn按显示原理分类按显示原理分类n主动显示器主动显示器CRT，LEDn被动显示器被动显示器LCDCRT显示器的主要技术指标n分辨率n由每帧画面的像素数决定，由每帧画面的像素数决定，以以水平显示的像素个数水平显示的像素个数水平扫描线数水平扫描线数表示表示，n如如640480的分辨率：的分辨率

14、：n在水平方向上有在水平方向上有640个象素个象素n在垂直方向上有在垂直方向上有480个象素个象素n评价n分辨率越高，图像显示越清晰，图象或文字分辨率越高，图像显示越清晰，图象或文字可能变得更小，一屏可显示更多的东西。可能变得更小，一屏可显示更多的东西。n 在实际使用计算机时，最高分辨率不仅和显示在实际使用计算机时，最高分辨率不仅和显示器有关，也和显示卡有关器有关，也和显示卡有关CRT显示器的主要技术指标n 点距（dot pitch）n用来表征彩色显示器的参数，指屏幕上两个相邻的同色荧用来表征彩色显示器的参数，指屏幕上两个相邻的同色荧光点之间的距离光点之间的距离。n评价评价：点距越小，显示的画

15、面就越清晰、自然和：点距越小，显示的画面就越清晰、自然和细腻。细腻。n常见点距有：常见点距有：0.39mm、0.31mm、0.28mm、0.26mm、 0.24mm、0.20mm等。等。垂直点距垂直点距水平点距水平点距点距点距CRT显示器的原理nCRT显示器的重要部分n阴极射线管阴极射线管CRTn电子枪、偏转线圈电子枪、偏转线圈n荧光屏荧光屏显示缓冲存储器来自计算机字符发生器视频信号产生器Y方向偏转板X方向偏转板控 制 逻 辑RAMROMCRT显示器的原理nCRT显示器的扫描方式n采用采用光栅扫描方式光栅扫描方式n逐行扫描、隔行扫描逐行扫描、隔行扫描nCRT屏幕上形成了一条条水平扫描线屏幕上形

16、成了一条条水平扫描线光栅n在水平和垂直回扫时，电子束是在水平和垂直回扫时，电子束是“消隐消隐”的，的，荧光屏上没有亮光显示荧光屏上没有亮光显示。CRT显示器的原理n显示器的显示模式n字符模式字符模式n显示缓冲区中存放着显示字符的代码（显示缓冲区中存放着显示字符的代码（ASCII码）和码）和属性。属性。n显示屏幕被划分为若干个字符显示显示屏幕被划分为若干个字符显示行和列行和列，n如如80列列25行。行。n评价：评价：显示缓存较小，但无法显示图形。显示缓存较小，但无法显示图形。n图形模式图形模式n 对所有点均可寻址，常称为对所有点均可寻址，常称为位图化位图化的显示器，因为的显示器，因为屏幕上的每个

17、像素都对应显示缓冲区中的一位或多屏幕上的每个像素都对应显示缓冲区中的一位或多位位。 n评价：评价：显示缓存较大，可以显示图形。显示缓存较大，可以显示图形。CRT显示器字符模式的工作原理显示缓冲存储器来自计算机字符发生器视频信号产生器Y方向偏转板X方向偏转板控 制 逻 辑n 字符发生器n屏幕上显示的每个字符屏幕上显示的每个字符都是由许多亮点都是由许多亮点组组成成 亮点矩阵亮点矩阵n字符发生器字符发生器用来产生字用来产生字符点阵图案符点阵图案CRT显示器字符模式的工作原理显示缓冲存储器来自计算机字符发生器视频信号产生器Y方向偏转板X方向偏转板控 制 逻 辑n 视频信号发生器n将要显示的亮点矩阵将要

18、显示的亮点矩阵（数字信号）转换为模（数字信号）转换为模拟视频信号：如拟视频信号：如R、G、B各颜色分量电子枪信号各颜色分量电子枪信号CRT显示器字符模式的工作原理显示缓冲存储器来自计算机字符发生器视频信号产生器Y方向偏转板X方向偏转板控 制 逻 辑n显示缓冲存储器（VRAM）n用于存放在显示器上要显示的一帧或多帧信息。用于存放在显示器上要显示的一帧或多帧信息。n它的容量由分辨率和灰度级决定它的容量由分辨率和灰度级决定n分辨率越高，灰度级越高，分辨率越高，灰度级越高，VRAM的容量就越大的容量就越大CRT显示器的主要技术指标n行频和场频n行频（水平扫描频）行频（水平扫描频）单位：单位：KHzn电

19、子枪每秒在屏幕上扫描过的水电子枪每秒在屏幕上扫描过的水平线条数，平线条数，n场频（垂直扫描频率）场频（垂直扫描频率）单位：单位：Hzn每秒钟屏幕重复绘制显示画面的每秒钟屏幕重复绘制显示画面的次数，次数，n评价：评价：n频率的范围越大，频率的范围越大， 显示器的成本越高，显示器的成本越高， 用途越广泛；用途越广泛；n场频决定了图像的场频决定了图像的 稳定性。稳定性。CRT显示器的主要技术指标n视频带宽表示显示器显示能力的综合性指标表示显示器显示能力的综合性指标n指每秒钟扫描的像素个数，即单位时间内每条扫描指每秒钟扫描的像素个数，即单位时间内每条扫描线上显示的点数的总和。线上显示的点数的总和。n单

20、位：单位：MHz 视频带宽水平分辨率视频带宽水平分辨率垂直分辨率垂直分辨率刷新率刷新率1.344n如一台显示器如一台显示器n水平分辨率水平分辨率=1280点，垂直分辨率点，垂直分辨率=768点，点， 刷新率刷新率=85Hzn视频带宽视频带宽1280768851.344=87MHzn评价：n带宽越大则显示器显示控制能力越强，显示效果越佳。带宽越大则显示器显示控制能力越强，显示效果越佳。场频CRT显示器的主要技术指标n刷新率（场频）n刷新率指的是显示器每秒钟重画屏幕的次数，刷新率指的是显示器每秒钟重画屏幕的次数，n评价：评价：刷新率越高，意味着屏幕的闪烁越小刷新率越高，意味着屏幕的闪烁越小，对人眼

21、睛产生的刺激越小。对人眼睛产生的刺激越小。n屏幕尺寸指屏幕对角线长度。指屏幕对角线长度。n一般有一般有14、15、17、19、20、21英寸英寸显示缓存（VRAM）n字符显示方式中n将一屏中可显示的将一屏中可显示的最多字符最多字符数称为数称为分辨率分辨率n例如例如80列列25行行，n表示每屏最多可显示表示每屏最多可显示25行，每行可有行，每行可有80个字符。个字符。n字符方式的字符方式的VRAM通常分成两部分：通常分成两部分：n字符代码缓存字符代码缓存存显示字符的存显示字符的ASCII码，码，1B/字符；字符；n显示属性缓存显示属性缓存存字符的显示属性，一般存字符的显示属性，一般1B/字符；字

22、符；nVRAM的最小容量是由屏幕上字符显示的行、列的最小容量是由屏幕上字符显示的行、列规格来决定的。规格来决定的。n例如，一帧字符的显示规格为例如，一帧字符的显示规格为8025，那么，那么VRAM中中的字符代码缓存的最小容量就是的字符代码缓存的最小容量就是2KB。显示缓存（VRAM）n图形显示方式中n将一屏中可显示的将一屏中可显示的像素点数像素点数称为称为分辨率。分辨率。n图形方式的显示信息以二进制矩阵数组的形式图形方式的显示信息以二进制矩阵数组的形式存储在存储在VRAM中，中，n黑白图像时，可用黑白图像时，可用“0”表示黑色，用表示黑色，用“1”表表示白色。示白色。n即用即用1bit就可表示一个点的颜色。就可表示一个点的颜色。n如分辨率为如分辨率为640200的的单显单显中，只需要中，只需要16KB的的VRAM。 VRAM容量容量=6402001b= 640200/8(B)=16KB显示缓存（VRAM）n图形显示方式中n彩色或多灰度显示时，各点需要若干位来表示。彩色或多灰度显示时，各点需要若干位来表示。n分辨率为分辨率为640200的的4色图像色图像需要需要32KB的的VRAMn用用2bit表示表示1个点，每个点便能选择显示个点，每个点便能选择显示4种颜色种颜色n分辨率为分辨率为640200的真彩